日處理300噸氧化鋅擴(kuò)產(chǎn)升級(jí)的改造實(shí)踐

呂忠華

(四川四環(huán)鋅鍺科技有限公司， 四川 雅安 625400)

西南某煉鋅廠的氧化鋅，采用浸出、脫氯、沉鍺、除鐵、凈化、電解的全濕法流程回收主要有價(jià)金屬鋅、鍺。由于焙砂系統(tǒng)的擴(kuò)產(chǎn)改造，其浸出渣產(chǎn)量翻倍，回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)出的氧化鋅也隨之翻倍。為處理日益增多的庫(kù)存氧化鋅，緩解資金積壓，并提高各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，需要對(duì)氧化鋅全流程進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)升級(jí)改造。

1 提高氧化鋅品質(zhì)

回轉(zhuǎn)窯處理鋅浸出渣過(guò)程中，受浸出渣水分高，新料、老料搭配不均勻，無(wú)煙煤、精煤熱值波動(dòng)大，助燃空氣氧含量低等因素影響，還原揮發(fā)過(guò)程冶煉氣體氛圍難以控制，爐況不穩(wěn)定，導(dǎo)致產(chǎn)出的氧化鋅含鋅低、含硫高。氧化鋅浸出車間產(chǎn)出的鉛渣含鋅量達(dá)12%～16%，鋅的浸出率只有85%～88%。

國(guó)內(nèi)研究表明，提高助燃?xì)庋鯕夂?，有利于提高高溫區(qū)的溫度，促進(jìn)易揮發(fā)元素的快速揮發(fā)分離。而且可減小供、排氣體的體積，易于控制窯內(nèi)的氧化還原氣氛，減少被煙氣帶出爐窯的生料量，從而提高氧化鋅產(chǎn)品中有價(jià)成分的含量。另外，煙氣總量減少，可以降低煙氣帶走的熱量，有利于節(jié)能降耗[1]。國(guó)內(nèi)同行業(yè)實(shí)踐證實(shí)，鋅浸出渣回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)過(guò)程中氧含量由21%提高至25%后，固體燃料率可以降低5%～6%，渣處理能力提高20%～40%，熱利用大幅提升[2]。因此，主要開(kāi)展的技術(shù)改造如下。

(1)在原料方面，焙砂浸出車間引進(jìn)單室隔膜壓濾機(jī)，將浸出渣水份從30%～35%降低至22%以下，減少燃料消耗。

(2)在管理方面，制定了入爐配料制度，新料、老料搭配混合均勻入窯，供銷部購(gòu)買熱值穩(wěn)定的煤。

(3)在技術(shù)方面，各條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線上安裝了氧氣站，產(chǎn)出濃度90%～95%的氧氣與空氣混合，將助燃?xì)庋鯕夂繌?0%～21%提高至23%～24%。

回轉(zhuǎn)窯改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，如表1所示。

表1 回轉(zhuǎn)窯改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

2 浸出車間全流程改造

2.1 浸出工序

由于受原料氧化鋅含硫波動(dòng)大的影響，為提高鋅、鍺浸出率，在高酸浸出階段引進(jìn)富氧強(qiáng)化浸出技術(shù)，以90%～95%濃度的氧氣作為氧化劑，對(duì)浸出渣中的硫化鋅及含鍺硫化礦物進(jìn)行氧化浸出，主要技術(shù)改造如下。

(1)訂購(gòu)氧氣站，對(duì)各反應(yīng)罐安裝中空通氧攪拌器，氧氣從攪拌軸的中部進(jìn)入罐內(nèi)下部，并通過(guò)布氧器將氧氣均勻分布。

(2)對(duì)折流板進(jìn)行了升級(jí)改造，提高了攪拌強(qiáng)度，提高了氧氣利用率。

(3)新建4個(gè)“瘦高型”柱狀反應(yīng)罐，延長(zhǎng)了氧氣在罐內(nèi)的停留時(shí)間，進(jìn)一步提高氧化效果。

(4)對(duì)各反應(yīng)罐的溢流口進(jìn)行了改造，便于泡沫渣的流出，增加了泡沫渣溜槽及泡沫收集罐，專門收集泡沫渣，然后對(duì)泡沫渣再進(jìn)行單獨(dú)浸出。

浸出工序改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，如表2所示。

表2 浸出工序改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

2.2 脫氯工序

氧化鋅中含氯0.3%～0.8%，浸出液中的氯達(dá)1 200～2 000 mg/L，廢液含氯過(guò)高會(huì)加劇陰陽(yáng)極板的腐蝕。改造前使用銅渣對(duì)廢液脫氯，改造后使用預(yù)氧化并制漿的銅渣對(duì)低浸后液脫氯，脫氯效果顯著提高，如表3所示。

表3 脫氯工序改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

2.3 沉鍺工序

改造前，沉鍺前液為低浸后液，由于低浸板框常有跑渾現(xiàn)象，且沉鍺前液中轉(zhuǎn)池體積偏小，時(shí)常一邊進(jìn)液、一邊出液，基本無(wú)靜置沉淀時(shí)間，導(dǎo)致沉鍺前液渾濁，沉鍺前液含大量低浸渣及懸浮物。另外，改造前使用的單寧酸為塔拉單寧酸，其單寧酸有效成分僅為70%左右，單寧酸耗量大，鍺渣渣量大，鍺渣品位低。主要技術(shù)改造如下：

(1)低浸后液先脫氯再沉鍺，嚴(yán)格控制脫氯板框跑渾。

(2)安裝反沖洗過(guò)濾器，對(duì)脫氯后液(即沉鍺前液)再次進(jìn)行過(guò)濾，減少沉鍺前液雜物及懸浮物。

(3)更換塔拉單寧酸為五倍子單寧酸，其單寧酸有效成分為81%以上。

(4)單寧酸漿化溫度從70～80 ℃降低至60～70 ℃，反應(yīng)溫度從60～70 ℃降低至55～60 ℃。

沉鍺工序改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，如表4所示。

表4 沉鍺工序改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

2.4 除鐵工序

改造前采用雙氧水氧化、鈣粉中和的單罐間斷除鐵工藝，先加雙氧水氧化至Fe2+合格后，再加鈣粉中和。存在除鐵后液Fe2+濃度波動(dòng)大、鋅損失率高、雙氧水及鈣粉單耗高等問(wèn)題。

針鐵礦法具有鐵沉淀完全、渣量少、鐵渣過(guò)濾性能好，且有價(jià)金屬損失少等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于濕法煉鋅生產(chǎn)實(shí)踐[3]。針鐵礦法分為VM法和EZ法：VM法是先將溶液中的Fe3+還原成Fe2+，再用氧化劑緩慢氧化成Fe3+，使Fe3+質(zhì)量濃度在沉淀過(guò)程中始終保持在1 g/L以下；EZ法是將高濃度Fe3+溶液均勻緩慢地加入到不含鐵的溶液中，保持Fe3+的加入速度與沉鐵速度相同，并控制Fe3+始終保持在1 g/L以下[4-5]。

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況及現(xiàn)場(chǎng)地域條件，確定了連續(xù)加間斷的組合式兩步VM針鐵礦除鐵工藝，主要技術(shù)改造如下。

(1)連續(xù)氧化，新建了4個(gè)連續(xù)除鐵反應(yīng)罐，購(gòu)買安裝中空攪拌器，90%～95%的氧氣從中空的攪拌軸加入到反應(yīng)罐中下部，并通過(guò)布氧器使氧氣分布更加均勻，提高氧化效率。

(2)間斷氧化，對(duì)折流板進(jìn)行升級(jí)改造，提高攪拌強(qiáng)度及攪拌效果；購(gòu)買安裝中空攪拌器，雙氧水通過(guò)可以精確計(jì)量的電動(dòng)泵，從中空的攪拌軸加入到反應(yīng)罐中下部，并通過(guò)布氧器使雙氧水分布更加均勻，提高氧化效率，降低雙氧水耗量。

(3)熔鑄工序的鋅浮渣，經(jīng)磨粉產(chǎn)出的收塵粉，經(jīng)洗滌脫氯后的浮渣，其ZnO含量達(dá)90%以上，制漿后替代鈣粉作為中和劑使用，減少除鐵后液鋅損失。

(4)操作上，不再先加雙氧水再加中和劑，改為一邊加雙氧水一邊加中和劑，控制pH在較小范圍波動(dòng)。

除鐵工序改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，如表5所示。

表5 除鐵工序改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

3 電解車間創(chuàng)新管理

凈化車間，增加了反應(yīng)罐及設(shè)備，三段凈化工藝基本不變。

電解車間針對(duì)變壓器老化、整流效率低、電解槽老化、冷卻塔冷卻強(qiáng)度低、陽(yáng)極泥處理勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，開(kāi)展的主要技術(shù)改造如下。

(1)重新購(gòu)買安裝更加先進(jìn)的變壓器及整流器，整流效率從90%提高至96%。

(2)廢棄原老化、破舊的電解槽，電解槽整體加高100 mm，陰、陽(yáng)極板從1.14 m2更換為1.26 m2。

(3)對(duì)槽間墊板進(jìn)行升級(jí)改造，減少接觸板、短路板，電流效率從82%～85%提高至87%～90%。

(4)對(duì)循環(huán)泵、管道、上下溜槽進(jìn)行了擴(kuò)能、加大、加高、加寬改造，循環(huán)量得到明顯提升，降低了槽內(nèi)雜質(zhì)富集對(duì)電解的危害。

(5)冷卻塔落水管式冷卻方式，改為蝸旋噴頭冷卻方式，冷卻效果大大提升，同時(shí)降低了陽(yáng)極泥管道結(jié)晶清理的人工費(fèi)用。

(6)新液間斷加入，改為連續(xù)加入，新液加到循環(huán)池改為新液加到上溜槽，保證鋅濃度在較小范圍內(nèi)波動(dòng)。

(7)制作陽(yáng)極泥清理平臺(tái)及陽(yáng)極泥漿化罐，陽(yáng)極板上陽(yáng)極泥清理后直接掉入漿化罐內(nèi)，然后打至浸出車間使用，降低了陽(yáng)極泥轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)改善了現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)環(huán)境。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)氧化鋅全流程擴(kuò)產(chǎn)的升級(jí)改造，氧化鋅日處理量從130～150 t提高至300～320 t，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高顯著，解決了庫(kù)存氧化鋅量大、資金積壓的問(wèn)題。